DE1042998B - Geschmiedetes, einteiliges Ventilgehaeuse und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bei einteiligen, gegossenen Ventilgehäusen bekannt, sämtliche erforderlichen Kanäle spanlos herzustellen, indem in die Form entsprechend ausgebildete Kerne eingesetzt werden, die nachträglich aus dem Gußstück herausgezogen werden müssen. Es ist ferner bekannt, bei der Herstellung eines Gehäuses für einen Absperrhahn als Ausgangswerkstück ein dickwandiges, zylindrisches Rohr zu benutzen, welches eine kegelige Querbohrung erhält. Nach dem Einsetzen von Kernen in die Längsbohrungen und in die kegelige Querbohrung wird dann die Gehäuseform durch Pressung des Werkstückes über diese eingesetzten Kerne erzielt. Diese Art der Herstellung von Kanälen unter Vermeidung einer spanabhebenden Verformung ist beim Schmieden von Ventilgehäusen nicht anwendbar.

Einteilige, im Gesenk geschmiedete Ventilgehäuse haben sich aber als besonders vorteilhaft erwiesen für Nennweiten von etwa 10 bis 50 mm. Diese Ventile können sehr hohen Drücken (z. B. bis etwa 400 Atmosphären) und hohen Temperaturen (beispielsweise bis 550° C) ausgesetzt werden. Bei diesen Ventilen mit einteilig geschmiedetem Gehäuse werden in den meisten Fällen in dem bereits die grundsätzliche Form besitzenden Rohling die Ein- und Auslaufkanäle sowie die im Gehäuseoberteil vorgesehene Abschlußkörperführung und der Ventilsitz gebohrt. Sofern ein Verbindungskanal zwischen dem Auslaufkanal und der über dem Ventilsitz vorgesehenen Bohrung erforderlich ist, wird auch dieser gebohrt. Bekanntlich müssen die Bohrungen alle geradlinig verlaufen. Außerdem sollen die Anschlußöffnungen des Ein- und Auslaufkanals in einer Achse liegen, weil diese Ventile in einen geradlinig verlegten Rohrstrang oder in ähnlicher Weise einzubauen sind. In solchen Fällen, wo man annahm, auf das Bohren der Kanäle ganz oder teilweise verzichten zu können, sollten die gleichachsig liegenden Ein- und Auslaufkanäle — gegebenenfalls sogar der senkrecht zu diesen gerichtete, der Abschlußkörperführung dienende Kanal — mit Hilfe von Stempeln oder Dornen hergestellt werden, die in den eingespannten Rohling einzupressen sind. Ein solches Einpressen mehrerer Dorne in einen Rohling ist wegen der damit verbundenen erheblichen Materialverdrängung praktisch nicht oder nur sehr schwer durchführbar, wobei dann aber keine Gewähr für das Anfallen eines einwandfreien, brauchbaren Gehäuses besteht. Ein in zeitlichem Abstand aufeinander folgendes Einstoßen der Dorne in den Rohling ist nicht durchführbar, da einerseits infolge der fortschreitenden Abkühlung des Rohlings, andererseits aus sonstigen betrieblichen Gründen keine Gewähr für eine ordnungsmäßige Verdrängung des Werkstoffes gegeben ist. Es besteht hierbei ferner die Gefahr, daß ein bereits gedorntes Loch beim Dornen des nächsten Loches zu einem wesentlichen Teil wieder zugedrückt wird. Umfangreiche Nachbearbeitungen dieser gedornten Kanäle sind erforderlich. Soweit ein schräger Kanal zwischen Geschmiedetes, einteiliges Ventilgehäuse und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Siepmann -Werke Aktiengesellschaft,
Belecke/Möhne

Walter Siepmann, Belecke/Möhne,
ist als Erfinder genannt worden

Auslaufkanal und der senkrechten Gehäuseausnehmung vorgesehen wurde, hat man es für erforderlich gehalten, diesen Kanal auf jeden Fall zu bohren.

Die Erfindung betrifft nun die Verbesserung eines solchen geschmiedeten Ventilgehäuses, bei welchem der Einlauf- und Auslaufkanal in einer gemeinsamen Achse liegen und wobei die Ventilsitzbohrung sowie die Führungsbohrung für den Abschlußkörper senkrecht zur Achse der vorgenannten Kanäle angeordnet sind, während der Auslauf kanal und der im Gehäusemittelteil oberhalb des Ventilsitzes liegende Teil der Bohrung durch einen schrägen Kanal verbunden werden. Diese Ventilgehäuse sind wegen ihrer vorteilhaften Grundform besonders für eine wirtschaftliche Massenfertigung geeignet, weil man hier ohne Schwierigkeiten Flansche stumpf anschweißen oder Schraubverbindungen anarbeiten kann.

Auch können diese Ventilgehäuse unmittelbar in die Rohrleitungen eingeschweißt werden. Im Gegensatz zum vorbekannten Vorschlag, gemäß welchem Einlaß- und Auslaßkanal gedornt werden sollten, wird im vorliegenden Fall unterstellt, daß diese beiden Kanäle gebohrt werden, weil man sie auf Grund ihrer Lage in einer üblichen Werkzeugmaschine gleichzeitig bohren kann. Dieses an sich in der Grundform vorteilhaft erscheinende, bekannte Ventilgehäuse hat aber den Nachteil, daß der gebohrte schräge Kanal nur einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt erhalten kann, wenn man zwecks Vermeidung komplizierter Nachbearbeitungen eine Verletzung der Stirnseite der Deckeldichtleiste vermeiden will. Geht man aber beim Bohren des schrägen Kanals bis an die äußerste Grenze des erreichbaren Querschnittes, dann sind die Verletzungen an der Deckeldichtleiste unvermeidlich und es müssen diese Stellen dann sorgfältig und in zeitraubender Weise durch Aufschweißen von Material wieder erneuert werden.

Erfindungsgemäß wird eine wesentliche Verbesserung

bei diesen einteiligen, geschmiedeten Ventilgehäusen in

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bezug auf die Herstellung und die Art und Form des wird und daß dann die Bohrungen für den Ein- und Ausschrägen Kanals dadurch erzielt, daß die Verbindung laufkanal sowie für den Ventilsitz hergestellt werden, zwischen Ventilsitzbohrung und Auslaufkanal durch Weiter ist es vorteilhaft, das Herstellungsverfahren zwecks einen — mit Hilfe eines von der Stirnseite des Gehäuse- Erzielung möglichst großer Kanalquerschnitte für den mittelteils schräg eingedrückten, profilierten Domes — 5 schrägen Verbindungskanal in der Weise durchzuführen, aufgeweiteten Gehäuseabschnitt des geschmiedeten Ventil- daß bei dem Dornen des schrägen Kanals die Mündung im körpers gebildet ist, wobei der durch den Dorn gepreßte Bereich des Deckelflansches des Gehäusemittelteils stellenschräge Kanal einen elliptischen, ovalen vorzugsweise den weise über den Durchmesser der nachträglich zu bohren-Ventilsitz auf einem wesentlichen Teil seiner Umfangs- den senkrechten Gehäuseausnehmung aufgeweitet wird länge nieren- oder halbmondförmig umschließenden i° und daß gleich im Anschluß an dieses Dornen des schrägen Querschnitt besitzt. Man kann hierbei für den schrägen Kanals durch einen Stauchvorgang des Deckelflansches Kanal jeweils eine besonders vorteilhafte Querschnitts- dessen Mündung auf den kleineren Durchmesser zurückform wählen, welche die Erzielung der günstigsten Strö- verformt wird.

mungsverhältnisse unter Beibehaltung einer gedrängten In der Zeichnung sind verschiedene Stufen des Her-Bauart des Gesamtgehäuses ermöglicht. Die Oberfläche 15 Stellungsverfahrens veranschaulicht,
eines solchen gedornten, schrägen Kanals ist außerdem Abb. 1 zeigt in einem senkrechten Längsschnitt die endglatt. Man kann den Dorn während des Auspressens des gültige Form eines geschmiedeten Ventilgehäuses;
Kanals so führen, daß keine Verletzung der Deckeldicht- Abb. 2 zeigt in senkrechtem Längsschnitt einen Gehäuseleiste eintritt. Wählt man aber einen Querschnitt für rohling mit eingedorntem Kanal;

diesen schrägen Kanal, der eine Verletzung der Deckel- 20 Abb. 3 und 4 zeigen zwei Stufen eines zweiten Herdichtleiste zur Folge haben kann, so führt gerade die Stellungsverfahrens;

gemäß der Erfindung gewählte Herstellungsart trotzdem Abb. 5 bis 7 zeigen verschiedene Querschnittsformen

zu einer wesentlichen Vereinfachung der Fertigung, weil für den schrägen Kanal.

nunmehr in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeits- Bei der aus Abb. 1 ersichtlichen Endform eines einvorgängen in der Schmiede der noch warme, den einge- 25 teiligen, geschmiedeten Ventilgehäuses liegen der Einlaufdornten schrägen Kanal besitzende Körper sofort in einer kanal 1 und der Auslaufkanal 2 genau axial zueinander, zweiten Schmiede- oder Stauchstufe im Mündungsbereich Die von dem Ventilsitz umschlossene Bohrung 3 ist senkdes Deckelflansches in die erforderliche Form zurück- recht zur Achse des Einlaufkanals 1 gerichtet. In dem verformt werden kann. Diese Zurückverformung hat Gehäusemittelteil 4 ist eine Führungsbohrung 5 vorgekeine nachteiligen Wirkungen auf die Querschnittsform 30 sehen, welche axial zu der Bohrung 3 Hegt. Die Bohrung 5 des schrägen Kanals. Es hat mithin gerade das Dornen des Gehäusemittelteils und der Auslaufkanal 2 sind durch des schrägen Kanals nicht allein für die Wahl besonders den schräg abwärts gerichteten Verbindungskanal 6 vervorteilhafter Strömungsquerschnitte Bedeutung, sondern bunden. Dieser Verbindungskanal 6 ist um etwa 45° es tritt auch eine bedeutende Vereinfachung des gesamten geneigt und kann wegen des axial zum Einlauf kanal 1 Herstellungsprozesses ein, da die früher erforderliche 35 gerichteten Auslaufkanals 2 nur von der Stirnseite des Bohrarbeit für den schrägen Kanal und die Wiederher- Gehäusedeckelflansches 4« aus hergestellt werden. Die stellung der verletzten Deckeldichtleiste durch Auftrags- Stirnseite des Gehäusedeckelflansches bildet die Deckelschweißungen fortfällt, so daß in der vom Schmiedebetrieb dichtleiste 7, auf welcher der nicht dargestellte Gehäuseunabhängigen, die mechanische Bearbeitung durchführen- deckel mit den Mitteln zur Führung der Ventilspindel den Werkstätte lediglich die einfach und wirtschaftlich 40 befestigt ist.

herstellbaren axialen Ein- und Auslaßkanäle sowie die Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 erfolgt die senkrechte Gehäusebohrung gebohrt zu werden brauchen. Herstellung des Gehäuses in folgender Weise. Es wird Die Beschränkung des Dornens auf die Herstellung des zunächst der Gehäuserohling im Gesenk geschmiedet, schrägen Kanals und eines verhältnismäßig kurzen Teils und zwar völlig massiv. Die Schmiedung erfolgt in der des senkrechten Kanals führt dazu, daß die Gesenke 45 Gestalt, daß der Gehäuseteil, welcher den später einzueinfach gehalten werden können und daß der Rohling dornenden, schräg verlaufenden Kanal erhält, beispielswährend des Dornprozesses sicher eingespannt werden weise eine viereckige Form besitzt, welche gegenüber der kann. Es mag zunächst scheinen, daß die Beschränkung späteren Außenbegrenzung dieses Gehäuseteils eingedes in der Schmiede durchzuführenden Dornens auf den schnürt ist. Dieser Rohling wird zwischen Schmiedeschrägen Kanal wegen der mechanischen Bearbeitung der 50 backen eingelegt, welche in dem den noch herzustellenden übrigen Kanäle zu einer Verkomplizierung des Herstel- schrägen Kanal 6 liegenden Bereich einen größeren lichten lungsverfahren führen muß. Diese Annahme hat sich aber Querschnitt besitzen als von dem vierkantigen Teil ausals irrig erwiesen. Es ist geradezu überraschend, daß das gefüllt wird. Nunmehr wird in der Schmiedemaschine mit Dornen des schrägen Kanals zu einer Vereinfachung der Hilfe eines besonders geführten Domes der Kanal 6 in Gesamtherstellung führt. Dieser schräge Kanal war bis- 55 den glühenden Rohling eingedrückt, wobei das durch den lang die Ursache vieler mechanischer Nachbearbeitungs- Dorn verdrängte Material die Hohlräume der Schmiedestufen. Das beim Dornen erforderliche Verdrängen von backen ausfüllt. Der Rohling erhält somit im Bereich des Werkstoff wird nunmehr auf einen verhältnismäßig schrägen Kanals seine endgültige äußere und innere Form. Ideinen, sicher eingespannten Teil des Rohlings beschränkt, Der Dorn kann gegen die schräge Stirnseite des Gehäuseso daß einwandfreie Schmiedeerzeugnisse anfallen, bei 60 deckelflansches angesetzt werden. Beim Ansetzen des welchen dann auf Grund der günstigen Lage der übrigen Domes braucht auf die spätere Deckeldichtleiste 7 keine Kanäle diese schnell und genau in bekannten Werkzeug- Rücksicht genommen zu werden. Auch kann der Quermaschinen anzufertigen sind. schnitt des Kanals 6 bzw. der des Domes entsprechend Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren des Ventil- den gewünschten Verhältnissen, und zwar unabhängig gehäuses nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, 65 vom Durchmesser der später noch herzustellenden Fühdaß in dem Gehäusemittelteil des geschmiedeten Rohlings rungsbohrung 5 des Gehäusemittelteils 4, gewählt werden, zunächst eine Ausnehmung mit schräger Ansatzfläche Bei großer Bemessung des Querschnittes des Domes gepreßt wird und daß gegen diese Ansatzfläche ein Dorn findet bei dem Dornvorgang eine Verdrängung von Werkmit ovalem, elliptischem, nieren- oder halbmondförmigem stoff gerade in den Bereichen statt, die später für die Querschnitt angesetzt und der Verbindungskanal gedornt 70 Deckeldichtleiste benötigt werden. Aus diesem Grunde

wird dann in dem gleichen oder in einem besonderen Schmiedebackenpaar, welches der Form des ersten Backenpaares entspricht, mit Hilfe eines kurzen, jedoch axial zum Gehäusemittelteil 4 geführten Domes ein Stauchen des Gehäusedeckelflansches 4β durchgeführt. Das Stauchen des Gehäusedeckelflansches kann in derselben Schmiedehitze oder nach nochmaliger Erwärmung durchgeführt werden. Der Gehäusemittelteil erhält nun außer seiner äußeren Form auch im Bereich der Mündung des gedornten Kanals die Form, welche für die spätere Herstellung der Führungsbohrung 5 und der Deckeldichtleiste 7 erforderlich ist. Beispielsweise wird — wie in Abb. 2 angedeutet — bei dem Stauchvorgang Material in den Bereich 9 hineingepreßt, während bei 10 erforderlichenfalls ein Teil des Materials in den Querschnitt des gedornten Kanals hineingepreßt wird. Dieser Teil liegt aber außerhalb des für die Führung des Mediums notwendigen Bereiches. Bei diesem Herstellungsverfahren kann man für den Verbindungskanal 6 eine Querschnittsform wählen, wie sie beim Bohren technisch überhaupt nicht möglich ist.

Nach dem Dorn- und Stauchvorgang werden die Bohrungen für den Einlaufkanal 1 und den Auslaufkanal 2 sowie die Führungsbohrung 5 und die vom Ventilsitz umschlossene Bohrung 3 hergestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 3 und 4 wird in dem Gehäusemittelteil 4 zunächst eine kleine Vertiefung 11 eingedornt, welche nach der Seite des noch herzustellenden schrägen Kanals eine schräge Begrenzungsfläche 12 besitzt. Gegen diese Fläche 12 wird der Dorn angesetzt, nachdem zuvor der Rohling in ein entsprechendes weiteres Schmiedebackenpaar umgelegt worden ist. Durch den schräg eingedrückten Dorn wird dann gemäß Abb. 4 der schräge Kanal ausgepreßt, wobei das Material in gleicher Weise — wie dies bezüglich Abb. 2 geschildert ist — in zunächst vorhandene Hohlräume der Schmiedebacken verdrängt wird. Bei diesen elliptischen, ovalen oder nieren- bzw. halbmondförmigen Querschnitten braucht der Gehäusedeckelflansch 4« im Bereich der später noch zu bearbeitenden Deckeldichtleiste nicht verletzt zu werden. Trotzdem lassen sich aber Strömungsquerschnitte erzielen, die wesentlich günstiger sind als die der früher hergestellten Bohrungen. Vor allen Dingen kann man mit der Nieren- oder der Halbmondform die Ventilsitzfläche auf einem wesentlichen Teil der Umfangslänge umschließen und dadurch besonders günstige Strömungsverhältnisse für das umzulenkende Medium schaffen. Es ist aber auch hierbei möglich, die Querschnitte beispielsweise in der Breite so zu bemessen, daß zunächst am Gehäusedeckelflansch 4« eine Materialverdrängung stattfindet, die anschließend durch einen bezüglich Abb. 2 beschriebenen Stauchvorgang wieder beseitigt werden kann, so daß das Bohren der Kanäle 1, 2 und 5 bzw. 3 ohne Schwierigkeiten auf bekannten Bohrmaschinen durchgeführt werden kann. Dabei kann in der bereits früher geübten Weise das Bohren der Kanäle 1 und 2 gleichzeitig erfolgen.

Bei sämtlichen Bauarten können an die Enden der Kanäle 1 und 2 die Flansche stumpf angeschweißt oder Gewinde und Einschweißstutzen angearbeitet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Geschmiedetes, einteiliges Ventilgehäuse mit in einer Achse liegenden, gebohrten Ein- und Auslaufkanälen und senkrecht hierzu stehender Ventilsitzbohrung im Gehäusemittelteil, die durch einen oberhalb des Ventilsitzes beginnenden, schräg abwärts gerichteten Verbindungskanal mit dem Auslaufkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Ventilsitzbohrung (5) und Auslaufkanal (2) durch einen — mit Hilfe eines von der Stirnseite des Gehäusemittelteils (4) schräg eingedrückten profilierten Domes — aufgeweiteten Gehäuseabschnitt des geschmiedeten Ventilkörpers gebildet ist, wobei der durch den Dorn gepreßte schräge Kanal (6) einen elliptischen, ovalen, vorzugsweise den Ventilsitz auf einem wesentlichen Teil seiner Umfangslänge nieren- oder halbmondförmig umschließenden Querschnitt besitzt.

2. Verfahren zur Herstellung des Ventilgehäuses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gehäusemittelteil (4) des geschmiedeten Rohlings zunächst eine Ausdehnung (11) mit schräger Ansatzfläche (12) gepreßt wird und daß gegen diese Ansatzfläche ein Dorn mit ovalem, elliptischem, nieren- oder halbmondförmigem Querschnitt angesetzt und der Verbindungskanal (6) gedornt wird und daß dann die Bohrungen für den Ein- und Auslaufkanal sowie den Ventilsitz hergestellt werden.

3. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lange Achse des langgestreckten Querschnittes gleich oder annähernd gleich groß wie der Durchmesser der im Gehäuseaufsatz herzustellenden Bohrung bemessen ist.

4. Verfahren zur Herstellung des Ventilgehäuses nach Anspruch 1 bzw. 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Dornen des schrägen Kanals (6) die Mündung im Bereich des Deckelflansches (4a) des Gehäusemittelteils (4) stellenweise über den Durchmesser der nachträglich zu bohrenden senkrechten Gehäuseausnehmung (5) aufgeweitet wird und daß gleich im Anschluß an dieses Dornen des schrägen Kanals durch einen Stauchvorgang des Deckelflansches dessen Mündung auf den ldeineren Durchmesser zurückverformt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 306 299, 507 380, 527 747, 274;

österreichische Patentschrift Nr. 85 855;

schweizerische Patentschrift Nr. 179190;

französische Patentschriften Nr. 845 357, 956 562, Zusatz Nr. 52 156 zu 834 329;

britische Patentschriften Nr. 374200, 434038, 611 561, 620.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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